Баротермические анализ и обработка, пластическое деформирование, микроструктура и свойства двойных сплавов Al–Zn

Проведены дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) при атмосферном давлении и дифференциальный баротермический анализ (ДБА) при ~ 100 МПа в области температуры плавления двойных сплавов, Al–4Zn и Al–9Zn (мас. %). Установлено несколько завышенное значение температуры солидуса сплавов по данным ДСК по сравнению с равновесной фазовой диаграммой, связанное с неравновесными условиями эксперимента. С использованием методики ДБА при 100 МПа по кривым нагрева установлены завышенные температуры солидуса на 18 и 16 °С и завышенные температуры ликвидуса на 25 и 11 °С для сплавов Al–4Zn и Al–9Zn соответственно при сравнении с аналогичными температурами равновесной фазовой диаграммы Al–Zn. В результате баротермической обработки (БТО) при температуре ~ 0.8 t_s в цикле с параметрами 100 МПа/460 °С/3 ч в сплавах происходит частичный распад твердого раствора с появлением частиц Zn в матрице алюминия, при этом в сплаве Al–9Zn концентрация частиц Zn больше на 76%. Предложена термодинамическая модель мотивированного внешним давлением распада твердого раствора Al. Установлен преимущественно экспоненциальный характер распределения частиц Zn в алюминиевой матрице по размерам с эквивалентными диаметрами частиц в интервале 0.11–0.3 мкм. Обнаружено полное растворение цинка в исходном литом сплаве Al–4Zn, при этом для сплава Al–9Zn концентрация частиц цинка в исходном литом состоянии составляет 3.0×10¹¹ см^–3. После БТО концентрация преципитатов при частичном распаде твердого раствора Al достигает значений 2.5х10¹¹ и 4.4×10¹¹ см^–3 для Al–4Zn и Al–9Zn соответственно. Определены значения микротвердости для различных состояний сплавов с максимальными величинами 383±7 и 607±28 МПа для холоднодеформированных Al–4Zn и Al–9Zn соответственно. Пределы текучести и прочности, а также относительное удлинение сплавов в результате БТО+холодное деформирование имели значения: 106.5 МПа, 122.8 МПа, 14.8% (сплав Al–4Zn) и 174.9 МПа, 183 МПа, 13.2% (сплав Al–9Zn) с возможным повышением в результате искусственного старения.Показана возможность управления микроструктурой и свойствами цинксодержащих сплавов на основе алюминия при использовании БТО (горячего изостатического прессования).